CN112762739A - 一种组合式螺旋折流板换热器 - Google Patents

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鲁录义
李建兰
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    • F28F2009/228—Oblique partitions

Abstract

本发明属于换热器相关技术领域，其公开了一种组合式螺旋折流板换热器，包括壳体；与所述壳体同轴心的中心筒；所述中心筒与所述壳体之间设置螺旋折流板；所述中心筒的内部设有多个折流杆。本申请通过中心筒将换热器内部区域隔离成两部分，中心筒的外部设置折流板环绕，中心筒内部设置多个交错布置的折流杆，一方面可以避免螺旋折流板中心区域流速低，换热效率低的技术问题，另一方面由于连续螺旋折流板中心部分不用加工所以避免了加工过程中中心部分刚度大拉伸困难，拉伸质量不易保证的技术问题。

Description

一种组合式螺旋折流板换热器
技术领域
本发明属于换热器相关技术领域，更具体地，涉及一种组合式螺旋折流板换热器。
背景技术
换热器在石油化工、能源动力，冶金、生物制药等工业领域得到广泛使用。而换热器中的壳式换热器由于其结构简单，加工难度系数小等特点，在换热设备总量中所占比例最大，其主要包括换热管束和外侧壳体两部分，通过管束的壁面进行热量交换。
螺旋折流板换热器采用连续的螺旋折流板或非连续的螺旋折流板使壳程流体呈螺旋流向前流动。螺旋流增强了流体的湍流程度，强化了传热，降低了换热器内流体的返混，换热器内流体阻力减小，壳程压降降低，螺旋流消除了折流板间的流动死区，降低壳程压降。但螺旋折流板换热器中壳层流体在径向方向近似于旋转运动，旋转速度从外至内线绝对速度随半径的减小而减小，在中心部位速度近似为零，根据换热原理流速越小换热效率越低，因此，在换热器的中心部分换热量很小；另外，连续螺旋折流板在拉伸加工过程中，中心部分刚度大拉伸困难且拉伸质量不易保证，极易出现卷皮、严重变形甚至断裂现象。
针对以上技术问题，中国专利CN203824407U公开了一种双螺旋折流板换热器，其采用两个螺旋半径不同的螺旋板进行设计，该种设计虽然能够增加中心区域流体流速，进而提高换热效率，但其同样不能解决连续螺旋板加工过程中中心部分刚度大拉伸困难的技术问题。中国专利CN110081762B公开了一种圆管螺旋扭曲扁管混合型折面螺旋折流板换热器结构，其包括折面折流板以及与其配合的外围圆形光滑换热器和自接触内部螺旋扭曲扁形换热器连接构成，其将螺旋折流板中心部位挖空，设置为螺旋扭曲扁形换热器，提高了换热效率也避免了中心区域的加工问题，但其必须采用螺旋扭曲扁形换热器管，相应的增加了换热器管的制作难度，以现有的工艺很难实现工业化应用。因此亟需设计一种结构简单制造方便又可以提高换热效率解决加工难题的螺旋折流板换热器。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种组合式螺旋折流板换热器，以解决螺旋折流板换热器的中心部位换热效率低的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种组合式螺旋折流板换热器，其特征在于，包括：壳体；与所述壳体同轴心的中心筒；所述中心筒与所述壳体之间设置螺旋折流板；所述中心筒的内部设有多个交错布置的折流杆。
优选地，所述中心筒的直径与所述壳体的直径比为1∶2～1∶5。
优选地，所述中心筒的直径与所述壳体的直径比为1∶4。
优选地，所述螺旋折流板换热器为连续螺旋折流板。
优选地，所述中心筒的流体进口端呈30～60度斜切，切口方向指向流体进口。
优选地，所述中心筒的流体进口端呈45度斜切，切口方向指向流体进口。
优选地，所述中心筒的直径为250～500mm。
优选地，所述多个折流杆被均分成两部分，其中一部分沿第一方向平行布置，另一部分沿第二方向平行布置。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的一种组合式螺旋折流板换热器至少具有如下有益效果：
1.本申请通过在换热器的中心区域设置中心筒，将换热器内部区域隔离成两部分，中心筒的外部设置折流板环绕，中心筒内部设置多个交错布置的折流杆，一方面可以避免螺旋折流板中心区域流速低，换热效率低的技术问题，另一方面由于连续螺旋折流板中心部分不用加工所以避免了加工过程中中心部分刚度大拉伸困难，拉伸质量不易保证的技术问题；
2.本申请中中心筒的直径优选为250～500mm，在小面积内使用折流杆增加扰动进而提高换热效率，由于面积较小流动阻力增加并不明显，这样可以在保证流动阻力在合理的范围内提高换热效率；
3.中心筒可以将两部分区域隔离，不会出现混绕，不影响其外部螺旋折流板区域流体的流体，并且该中心筒的外表面为圆弧形，圆弧形外表面进一步较小了流体的扰流阻力，进而增加了流体流动的顺畅性，提高换热效率；
4.折流杆的布置长度以及扰流杆的密度可以根据扰流强度的需要进行调节，非常的灵活；
5.中心筒的直径与壳体的直径比为1∶4时尤其适用，既可以保证螺旋折流板的旋流强度和满足加工要求，又可以保证中心筒内部的换热效率；
6.中心筒的进口端呈30～60度斜切，切口方向指向流体进口，可以保证进口处的入水顺利进入中心筒内换热，减小进入中心筒时的流动阻力；
7.本申请中设计结构简单，无需另外更换换热管，现有的换热管即可满足要求，非常适于工业化生产。
附图说明
图1示意性示出了本实施例的组合式螺旋折流板换热器的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
100-壳体；200-中心筒；300-螺旋折流板；400-折流杆；500-换热管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
现有的螺旋折流板换热器中心部位速度低换热效率低，并且连续旋流折流板在拉伸加工过程中存在中心部分刚度大拉伸困难拉伸质量不易保证的问题。
如图1所示，本发明提供了一种组合式螺旋折流板换热器，该组合是螺旋折流板换热器包括壳体100、中心筒200、螺旋折流300以及折流杆400。
其中，壳体100表面设有进水口和出水口，该进水口和出水口一般沿壳体100的径向布置，如图1所示，进水口和出水口分别设于壳体100的两端并沿径向布置。
中心筒200设于壳体100的内部并与壳体100同轴心。所述中心筒200的直径不能过大，优选的所述中心筒200的直径与所述壳体100的直径比为1∶2～1∶5，进一步优选为1∶4。本实施例中，该中心筒200的直径为250～500mm。所述中心筒200的流体进口端呈30～60度斜切，切口方式指向流体进口，进一步优选的，中心筒200的流体进口端呈45度斜切。
中心筒200与所述壳体100之间设有螺旋折流板300，该螺旋折流板300优选为连续螺旋折流板。螺旋折流板300上设有孔洞，该孔洞用于插入换热管500。
所述中心筒200的内部设有多个交错布置的折流杆400。该多个折流杆400被均分成两部分，其中一部分沿第一方向平行布置，另一部分沿第二方向平行布置，第一方向和第二方向优选为垂直。还可以根据需要将多个折流杆交错布置以满足增加扰动以提高换热的需求。折流杆400总的布置长度以及扰流杆的密度可以根据扰流强度的需要进行调节，非常的灵活。
综上所述，本申请中组合式螺旋折流板换热器的中心区域设置的多个交错布置的折流杆，增加了中心区域的扰动，提高了换热效率，另一方面解决了连续旋流板加工过程中中心部分刚度大拉伸困难的技术问题，具有显著的经济效益。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种组合式螺旋折流板换热器，其特征在于，包括：
壳体(100)；
与所述壳体(100)同轴心的中心筒(200)；
所述中心筒(200)与所述壳体(100)之间设置螺旋折流板(300)；
所述中心筒(200)的内部设有多个交错布置的折流杆(400)。
2.根据权利要求1所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述中心筒(200)的直径与所述壳体(100)的直径比为1∶2～1∶5。
3.根据权利要求2所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述中心筒(200)的直径与所述壳体(100)的直径比为1∶4。
4.根据权利要求1所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述螺旋折流板(300)为连续螺旋折流板。
5.根据权利要求1所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述中心筒(200)的流体进口端呈30～60度斜切，切口方向指向流体进口。
6.根据权利要求5所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述中心筒(200)的流体进口端呈45度斜切，切口方向指向流体进口。
7.根据权利要求1所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述中心筒(200)的直径为250～500mm。
8.根据权利要求1所述的组合式折流板换热器，其特征在于，所述多个折流杆(400)被均分成两部分，其中一部分沿第一方向平行布置，另一部分沿第二方向平行布置，所述第一方向与第二方向垂直。
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